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专利号: 202511243295X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种信号传输方法,其特征在于,由信道发送端执行,包括:获取待发送的原始数据和密钥初值;

基于密钥初值利用超混沌系统同步生成四组混沌序列;

利用四组混沌序列分别生成比特加密因子、比特扰动因子、星座加密因子和星座扰动因子;

将待发送的原始数据按预设规则划分为偶数个数据块构造完全二叉树,其中,叶子节点存储数据块,非叶子节点存储分层编码的路由信息;

基于比特加密因子和比特扰动因子,利用比特加密因子对数据块进行第一次遍历加密和初级扰动;

将初级扰动后的数据块通过串并转换转化为并行比特流;

基于星座加密因子和星座扰动因子,对并行比特流进行QAM映射并根据星座扰动因子进行第二次遍历加密和二次扰动;

将二次扰动后的并行比特流通过离散菲涅尔逆变换矩阵和并串转换转换为串行信号;

将串行信号进行上变频处理并发射至传输信道。

2.根据权利要求1所述的信号传输方法,其特征在于,所述超混沌系统包括Zhan‑4D超混沌系统,所述Zhan‑4D超混沌系统表示为:;

式中,表示Zhan‑4D超混沌系统横坐标轴的状态变量 的一阶导数, 表示Zhan‑4D超混沌系统纵坐标轴的状态变量 的一阶导数,表示Zhan‑4D超混沌系统竖坐标轴的状态变量 的一阶导数, 表示Zhan‑4D超混沌系统的状态反馈控制参数 的一阶导数,表示Zhan‑4D超混沌模型的第一系统参数,表示Zhan‑4D超混沌模型的第二系统参数,表示Zhan‑4D超混沌模型的第三系统参数, 表示Zhan‑4D超混沌模型的第四系统参数,表示Zhan‑4D超混沌模型的第五系统参数, 表示Zhan‑4D超混沌模型的第六系统参数,表示Zhan‑4D超混沌模型的第七系统参数,表示Zhan‑4D超混沌模型的第八系统参数,其中,、、、、、 、和 共同控制Zhan‑4D超混沌系统的混沌行为。

3.根据权利要求2所述的信号传输方法,其特征在于,利用四组混沌序列分别生成比特加密因子、比特扰动因子、星座加密因子和星座扰动因子,包括:;

式中,表示比特加密因子, 表示比特扰动因子, 表示星座加密因子, 表示星座扰动因子, 表示余数运算, 表示向负无穷舍入的运算函数, 表示四组混沌序列中的第一混沌序列,表示四组混沌序列中的第二混沌序列,表示四组混沌序列中的第三混沌序列, 表示四组混沌序列中的第四混沌序列。

4.根据权利要求1所述的信号传输方法,其特征在于,还包括:对完全二叉树的每个叶子节点存储的数据块执行以下递归操作:将当前数据块按相同的预设规则均分为偶数个子数据块;

为每个子数据块构造对应的完全二叉树作为子完全二叉树;

直到数据块达到最小粒度停止递归,其中所述最小粒度为比特数据流。

5.根据权利要求4所述的信号传输方法,其特征在于,所述初级扰动或二次扰动包括:在所述完全二叉树的每个递归层级,对当前子完全二叉树执行预设的扰动算法进行独立扰动处理。

6.根据权利要求1所述的信号传输方法,其特征在于,对所述数据块进行遍历的方法包括:前序遍历、中序遍历、后序遍历以及层次遍历。

7.一种信号接收方法,其特征在于,由信道接收端执行,包括:接收传输信道中的上变频处理后的串行信号并基于与信道发送端相同的密钥初值利用超混沌系统同步生成四组与信道发送端相同的混沌序列;

利用两组混沌序列生成比特加密因子和星座加密因子;

利用另两组混沌序列生成比特扰动因子和星座扰动因子;

将上变频处理后的串行信号进行下变频处理恢复为串行信号;

将串行信号通过串并转换和离散菲涅尔变换矩阵恢复为二次扰动后的并行比特流;

基于星座加密因子和星座扰动因子,对并行比特流进行QAM逆映射并根据星座扰动因子进行第二次遍历解密和二次扰动;

将并行比特流通过并串转换恢复为初次扰动后的数据块;

基于比特加密因子和比特扰动因子,根据比特加密因子对初次扰动后的数据块去除初次扰动并进行遍历解密恢复为叶子节点存储的数据块;

根据完全二叉树块结构,基于非叶子节点存储的分层编码路由信息,将叶子节点存储的数据块按与信道发送端相同的预设规则合并恢复为原始数据。

8.根据权利要求7所述的信号接收方法,其特征在于,所述离散菲涅尔变换矩阵表示为:;

式中, 表示菲涅尔变换的 矩阵中第 行第 项的调制信号, 表示啁啾子载波的数量,表示矢量, 表示余数运算。

9.一种信道发送端,其特征在于,包括以下模块:

数据获取模块,用于获取待发送的原始数据和密钥初值;

因子生成模块,用于基于密钥初值利用超混沌系统同步生成四组混沌序列;利用两组混沌序列生成比特加密因子和星座加密因子,利用另两组混沌序列生成比特扰动因子和星座扰动因子;

数据构造模块,用于将待发送的原始数据按预设规则划分为偶数个数据块构造完全二叉树,其中,叶子节点存储数据块,非叶子节点存储分层编码的路由信息;

初级加密模块,用于基于比特加密因子和比特扰动因子,利用比特加密因子对数据块进行第一次遍历加密和初级扰动;

时频转换模块,用于将初级扰动后的数据块通过串并转换转化为并行比特流;

二次加密模块,用于基于星座加密因子和星座扰动因子,对并行比特流进行QAM映射并根据星座扰动因子进行第二次遍历加密和二次扰动;

信号转换模块,用于将二次扰动后的并行比特流通过离散菲涅尔逆变换矩阵和并串转换转换为串行信号;

变频处理模块,用于将串行信号进行上变频处理并发射至传输信道。

10.一种信道接收端,其特征在于,包括以下模块:数据获取模块,用于接收传输信道中的上变频处理后的串行信号并基于与信道发送端相同的密钥初值利用超混沌系统同步生成四组与信道发送端相同的混沌序列;

因子生成模块,用于利用两组混沌序列生成比特加密因子和星座加密因子,利用另两组混沌序列生成比特扰动因子和星座扰动因子;

变频逆处理模块,用于将上变频处理后的串行信号进行下变频处理恢复为串行信号;

信号逆转换模块,用于将串行信号通过串并转换和离散菲涅尔变换矩阵恢复为二次扰动后的并行比特流;

二次解密模块,用于基于星座加密因子和星座扰动因子,对并行比特流进行QAM逆映射并根据星座扰动因子进行第二次遍历解密和二次扰动;

时频逆转换模块,用于将并行比特流通过并串转换恢复为初次扰动后的数据块;

初级解密模块,用于基于比特加密因子和比特扰动因子,根据比特加密因子对初次扰动后的数据块去除初次扰动并进行遍历解密恢复为叶子节点存储的数据块;

数据重构模块,用于根据完全二叉树块结构,基于非叶子节点存储的分层编码路由信息,将叶子节点存储的数据块按与信道发送端相同的预设规则合并恢复为原始数据;

其中,所述上变频处理后的串行信号通过权利要求1至6任一项所述的信号传输方法获取。